(57)【要約】【課題】Ｕ字型の室外熱交換器を用いた室外ユニットにおいて、そのサイズを維持したままで室外熱交換器を大型化することができるようにする。【解決手段】ヒートポンプ装置の室外ユニット１０Ａは、内部空間が風路室１１ａと機械室１１ｂに仕切られた筐体１１を備えている。風路室１１ａ内には、背面部２ａ、第１側面部２ｂおよび第２側面部２ｃを有するＵ字型の室外熱交換器２とファン９が配置されており、機械室１１ｂ内には圧縮機１が配置されている。室外熱交換器２で囲まれる空間内のファン９の上方には、圧縮機１の駆動回路を含む電装部８が配置されている。【選択図】図１
2013050234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表板、背板、第１側板および第２側板を有する筐体と
前記筐体の内部空間を前記第１側板側の風路室と前記第２側板側の機械室に仕切る仕切板と、
前記風路室内に配置された、前記背板に沿う背面部、前記第１側板に沿う第１側面部、および前記仕切板から離間しながら前記仕切板に沿う第２側面部、を有するＵ字型の室外熱交換器と、
前記室外熱交換器で囲まれる空間内に前記背面部と対向するように配置されたファンと、
前記機械室内に配置された圧縮機と、
前記室外熱交換器で囲まれる空間内の前記ファンの上方に配置された、前記圧縮機の駆動回路を含む電装部と、
を備えた、ヒートポンプ装置の室外ユニット。
【請求項２】
前記仕切板と前記第２側面部との間に形成される隙間は、前記背板から前記表板に向かって徐々に狭くなる、請求項１に記載のヒートポンプ装置の室外ユニット。
【請求項３】
前記仕切板と前記第２側面部のうちの少なくとも一方が前記背板に垂直な線に対して傾斜する、請求項２に記載のヒートポンプ装置の室外ユニット。
【請求項４】
前記ファンは、前記表板から前記背板に向かう方向から見たときに時計回りに回転する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置の室外ユニット。
【請求項５】
前記ファンの回転軸は、前記室外熱交換器の高さ方向の中央よりも低い位置に位置している、請求項４に記載のヒートポンプ装置の室外ユニット。
【請求項６】
前記ヒートポンプ装置がルームエアコンである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置の室外ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ装置の室外ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ装置の室外ユニットとしては、特許文献１のようにＬ字型の室外熱交換器を用いたものや、特許文献２のようにＵ字型の室外熱交換器を用いたものがある。
【０００３】
図６に特許文献１の室外ユニット１００を示す。室外ユニット１００は、平面視で長方形状の筐体１００を備えている。筐体１００の内部空間は仕切板１３０によって長手方向に分断されており、風路室と機械室とに仕切られている。風路室にはＬ字型の室外熱交換器１２０とファン（図示せず）が配置され、機械室には縦型の圧縮機（図示せず）が配置されている。Ｌ字型の室外熱交換器１２０を用いた室外ユニット１００では、室外熱交換器１２０と仕切板１３０とが部分的に重なり合うように配置されるため、その重なり合う部分では気流が形成され難く、これが室外熱交換器１２０の熱交換性能の低下を招いていた。
【０００４】
図７に特許文献２の室外ユニット２００を示す。室外ユニット２００では、室外ユニット１００と同様に筐体２１０の内部空間が仕切板２３０によって風路室と機械室とに仕切られており、風路室にＵ字型の室外熱交換器２２０とファン２４０が配置され、機械室に縦型の圧縮機２５０が配置されている。また、機械室には、圧縮機２５０の駆動回路を含む電装部２６０が配置され、この電装部２６０と接続された放熱板２６１が仕切板２３０を貫通して風路室に露出している。この室外ユニット２００では、Ｕ字型の室外熱交換器２２０と仕切板２３０との間に比較的に広い隙間が確保されるとともに、室外熱交換器２２０がファン２４０の位置を中心に左右対称に配置されるため、ファン２４０による気流が室外熱交換器２２０の全幅に亘って均一に近い形で分布する。このため、Ｕ字型の室外熱交換器２２０の熱交換性能は、Ｌ字型の室外熱交換器１２０の熱交換性能よりも高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１０１８５号公報
【特許文献２】特開平４−１５８１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、Ｕ字型の室外熱交器を用いた場合でも、ヒートポンプ装置のＣＯＰ（Coefficient of Performance）を改善するために、室外ユニットのサイズを維持しながら室外熱交換器を大型化してその熱交換性能をさらに向上させることが望まれる。
【０００７】
しかしながら、図７に示す室外ユニット２００では、機械室に圧縮機２５０と電装部２６０とが配置されているために、機械室を縮小して風路室を拡大することができず、室外熱交換器を大型化することができない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、Ｕ字型の室外熱交換器を用いた室外ユニットにおいて、そのサイズを維持したままで室外熱交換器を大型化することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、表板、背板、第１側板および第２側板を有する筐体と前記筐体の内部空間を前記第１側板側の風路室と前記第２側板側の機械室に仕切る仕切板と、前記風路室内に配置された、前記背板に沿う背面部、前記第１側板に沿う第１側面部、および前記仕切板から離間しながら前記仕切板に沿う第２側面部、を有するＵ字型の室外熱交換器と、前記室外熱交換器で囲まれる空間内に前記背面部と対向するように配置されたファンと、前記機械室内に配置された圧縮機と、前記室外熱交換器で囲まれる空間内の前記ファンの上方に配置された、前記圧縮機の駆動回路を含む電装部と、を備えた、ヒートポンプ装置の室外ユニットを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
上記の構成によれば、電装部が風路室に配置されているために、従来よりも機械室を縮小することが可能となる。すなわち、室外ユニットのサイズを維持したままで、風路室のスペースを拡大して室外熱交換器を大型化することができる。これにより、室外熱交換器の熱交換性能を向上させ、ヒートポンプ装置のＣＯＰを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ装置の室外ユニットの平面図
【図２】図１に示す室外ユニットの正面図
【図３】図１に示す室外ユニットを用いたヒートポンプ装置の構成図
【図４】本発明の第２実施形態に係るヒートポンプ装置の室外ユニットの平面図
【図５】第２実施形態の変形例の室外ユニットの平面図
【図６】従来のＬ字型の熱交換器を内蔵する室外ユニットの平面図
【図７】従来のＵ字型の熱交換器を内蔵する室外ユニットの平面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施形態によって限定されるものではない。
【００１３】
（第１実施形態）
図１および図２に、本発明の第１実施形態に係るヒートポンプ装置の室外ユニット１０Ａを示す。まず、図３を参照して、室外ユニット１０Ａを用いたヒートポンプ装置がルームエアコンである場合を例に、ヒートポンプ装置の構成について説明する。
【００１４】
図３に示すヒートポンプ装置は、圧縮機１、四方弁６、室外熱交換器２、膨張弁３、室内熱交換器４が冷媒管により順に結ばれた冷媒回路５を備えている。これら要素のうち、圧縮機１、室外熱交換器２、膨張弁３および四方弁６は室外ユニット１０Ａに、室内熱交換器４は室内ユニット７に設けられる。
【００１５】
圧縮機１は、モータ１ａにより駆動される。四方弁６は、圧縮機１の吸入管１ｃと吐出管１ｂを室外熱交換器２あるいは室内熱交換器４に選択的に接続する。
【００１６】
ヒートポンプ装置を冷房に用いる場合には、圧縮機１の吐出管１ｂを室外熱交換器２へ、吸入管１ｃを室内熱交換器４へ接続する状態に四方弁６を切り替えておく。低圧で室内熱交換器４から出た冷媒は、圧縮機１により圧縮されて高温高圧の気相となり、室外熱交換器２へと流れ、室外空気へ放熱することにより気相から液相へと凝縮する。室外熱交換器２から出た冷媒は、膨張弁３において膨張して低温低圧の気液二相となり、室内熱交換器４へと流れ、室内空気から吸熱することにより蒸発して気相となり、室内熱交換器４から出て再び圧縮機１へと戻る。以上のサイクルにより室内空気から吸熱し、室外空気へと放熱することで冷房を行う。
【００１７】
また、本ヒートポンプ装置を暖房に用いる場合には、圧縮機１の吐出管１ｂを室内熱交換器４へ、吸入管１ｃを室外熱交換器２へ接続する状態に四方弁６を切り替えておく。低圧で室外熱交換器２から出た冷媒は、圧縮機１により圧縮されて高温高圧の気相となり、室内熱交換器４へと流れ、室内空気に放熱することにより気相から液相へと凝縮する。室内熱交換器４から出た冷媒は、膨張弁３において膨張して低温低圧の気液二相となり、室外熱交換器２へと流れ、室外空気から吸熱することにより蒸発して気相となり、室外熱交換器２から出て再び圧縮機１へと戻る。以上のサイクルにより室外空気から吸熱し、室内空気へと放熱することで暖房を行う。
【００１８】
次に、図１および図２を参照して、室外ユニット１０Ａの構成を説明する。なお、図１は後述する筐体１１の天板１６を外した状態での平面図であり、図２は筐体１１の表板１２を外した状態での正面図である。
【００１９】
室外ユニット１０Ａは、平面視で長方形状の筐体１１を備えている。筐体１１は、前記長方形状の短手方向で互いに対向する表板１２および背板１３と、前記長方形状の長手方向で互いに対向する第１側板１４および第２側板１５を有している。また、筐体１１は、それらの板１２〜１５で取り囲まれる内部空間を上方から塞ぐ天板１６と、前記内部空間を下方から塞ぐ底板１７を有している。筐体１１の内部空間は、第１側板１４および第２側板１５と平行な仕切板１８によって第１側板１４側の風路室１１ａと第２側板１５側の機械室１１ｂとに仕切られている。
【００２０】
風路室１１ａ内には、Ｕ字型の室外熱交換器２とファン９が配置されており、機械室１１ｂ内には、縦型の圧縮機１が配置されている。さらに、本実施形態では、圧縮機１の駆動回路を含む電装部８が風路室１１ａ内に配置されている。
【００２１】
なお、図示は省略するが、背板１３および第１側板１４には、風路室１１ａに対応する大きな矩形領域に多数の開口からなる吸込口がそれぞれ設けられ、表板１２には、ファン９よりも僅かに大きな円形状の吹出口が設けられている。
【００２２】
室外熱交換器２は、例えばフィンチューブ型熱交換器であり、筐体１１の背板１３に沿う背面部２ａと、第１側面１４に沿う第１側面部２ｂと、仕切板１８に沿う第２側面部２ｃを有している。第２側面部２ｃは、仕切板１８から離間しており、仕切板１８との間に隙間１９を形成する。この隙間１９は、背板１３の吸込口から吸い込まれた空気が仕切板１８に沿って第２側面部２ｃの先端までスムーズに流れるように十分に大きなものである。
【００２３】
ファン９は、室外熱交換器２で囲まれる空間（背面部２ａ、第１側面部２ｂおよび第２側面部２ｃに面する空間）内に、背面部２ａと対向するように配置されている。ファン９は、当該ファン９と背面部２ａとの間に配置されたモータ９ａにより回転軸９ｂを介して回転される。本実施形態では、ファン９は、図２中に矢印Ｃで示すように、表板１２から背板１３に向かう方向から見たときに時計回りに回転する。すなわち、ファン９の回転方向は、回転軸９ｂより下方においてファン９の翼端が、室外熱交換器２の第２側面部２ｃから第１側面部２ｂへと向かう方向である。また、ファン９の回転軸９ｂは、室外熱交換器２の高さ方向の中央よりも低く、かつ、第１側面部２ｂと第２側面部２ｃから均等に離れた位置に位置している。
【００２４】
電装部８は、室外熱交換器２で囲まれる空間内のファン９の上方に配置されており、天板１６に固定されている。電装部８は、上記の駆動回路が形成された回路基板やモータ１ａの回転数を制御するインバータなどの電気部品を収容する箱体であり、下面には複数のフィン８ａが設けられている。
【００２５】
次に、室外ユニット１０Ａの動作を説明する。電装部８により圧縮機１を駆動させてヒートポンプ装置の冷媒回路５に冷媒を循環させると、冷房時には高温高圧の冷媒が室外熱交換器２へと流入し、ファン９により図略の吸込口から引き込まれた空気により冷却され、気相から液相へと凝縮する。また、暖房時には低温低圧の冷媒が室外熱交換器２へと流入し、ファン９により引き込まれた空気により加熱され、気液二相から気相へと蒸発する。冷房と暖房のいずれの動作の場合にも、ファン９により引き込まれて室外熱交換器２へ供給される空気が冷媒と熱交換するが、この時、Ｕ字型の室外熱交換器９の第２側面部２ｃと仕切板１８との間に十分に大きな隙間１９が確保され、第１側面部２ｂおよび第２側面部２ｃがファン９の近傍で対等な位置に配置されていることにより、第１側面部２ｂと第２側面部２ｃとを同程度の量の空気が通過する。これにより、室外熱交換器２を通過する風量のアンバランスが原因で冷媒への熱伝達効率が低下することが防止されている。
【００２６】
以上の構成による室外ユニット１０Ａの効果を説明する。従来、圧縮機１と同じ機械室１１ｂに配置されていた電装部８を、Ｕ字型の室外熱交換器２で囲まれる空間内のファン９の上方に配置したことにより、機械室を縮小することが可能となる。このため、室外ユニット１０Ａのサイズを維持したままで、仕切板１８を圧縮機１側に移動させれば、風路室１１ａを拡大して室外熱交換器２を大型化することができる。これにより、冷媒と空気の熱交換を促進することができるので、室外熱交換器２の熱交換性能を向上させ、ヒートポンプ装置のＣＯＰを向上させることができる。また、このような構成により、電装部８の下面全体がファン９による気流により冷却される効果が得られ、電装部８の過度な温度上昇による信頼性の低下を防止することができる。また、電装部８の下面にフィン８ａを設置することにより、この効果をより顕著にすることができる。
【００２７】
また、ファン９の回転方向を、回転軸９ｂより下方においてファン９の翼端が室外熱交換器２の第２側面部２ｃから第１側面部２ｂへと向かう方向としたことにより、第１側板１４の吸込口から引き込まれて第１側面部２ｂを通過した空気は、図２中に矢印Ａで示すように、ファン９の回転により誘起される旋回流により電装部８が配置されたファン９の上側に移動した後、ファン９により図略の吹出口から筐体１１の外部に排出される。一方、背板１３の吸込口から引き込まれて第２側面部２ｃを通過した空気は、図２中に矢印Ｂで示すように、ファン９の旋回流によりファン９の下側に移動した後、ファン９により筐体１１の外部に排出される。第２側面部２ｃは仕切板１８との間に十分大きな隙間１９を確保しているものの仕切板１８と対向しているために、第２側面部２ｃを通過する空気量は第１側面部２ｂを通過する空気量に比べれば若干少ない。そのため、ファン９の旋回流の影響により、ファン９の上側に導かれる空気の量は、ファン９の下側に導かれる空気の量よりも多い。従って、電装部８に向かって相対的に多くの空気を送り込むことができ、電装部８の冷却効果を向上させ、ヒートポンプ装置のＣＯＰをさらに向上させることができる。なお、図１および図２では、室外熱交換器２が左側、圧縮機１が右側に配置されているが、これらを逆に配置した場合、すなわち、室外熱交換器２が右側、圧縮機１が左側に配置されている場合には、ファン９の回転方向を反時計回りにすることにより、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２８】
また、ファン９の回転軸９ｂは、室外熱交換器２の高さ方向の中央よりも低い位置に位置しているため、電装部８をファン９の上方に配置しても室外ユニット１０Ａを大型化せずにすむ。また、前述のファン９の回転方向の効果により、ファン９の上側に、ファン９の下側よりも多くの空気を送り込むことができるので、ファン９を低く配置しても電装部８を冷却するのに必要な風量が不足することがない。従って、風量バランスを悪化させずに済み、コンパクトな室外ユニット１０Ａでもヒートポンプ装置のＣＯＰを向上させることができる。
【００２９】
（第２実施形態）
図４に、本発明の第２実施形態に係るヒートポンプ装置の室外ユニット１０Ｂを示す。なお、図４は、図１と同様に筐体１１の天板１６を外した状態での平面図である。
【００３０】
本実施形態の室外ユニット１０Ｂでは、仕切板１８と第２側面部２ｃとの間に形成される隙間１９が背板１３から表板１２に向かって徐々に狭くなっている。具体的に、本実施形態では、仕切板１８が、筐体１１の表板１２側において室外熱交換器２の第２側面部２ｃに接し、背板１３に近づくにつれて仕切板１８と第２側面部２ｃの間の距離が広がるように傾斜している。室外ユニット１０Ｂのその他の構成は第１実施形態の室外ユニット１０Ａと同様である。
【００３１】
第２側面部２ｃと仕切板１８の間の隙間１９を流れる空気の量は、当該空気が室外熱交換器２を徐々に通過するために図略の吸込口から奥へ進むほど少なくなる。これに対し、本実施形態のように隙間１９が背板１３から表板１２に向かって徐々に狭くなっていれば、隙間１９が流量に比例した流路幅となり、第２側面部２ｃへ供給される空気の圧力損失を最小化することができる。また、室外熱交換器２の第２側面部２ｃと仕切板１８の間の隙間１９を小さくすることにより、室外ユニット１０Ａのサイズを小さくできるので、同じ室外ユニット１０Ａのサイズで室外熱交換器２を大きくし、ヒートポンプ装置のＣＯＰを向上させる効果をより顕著にすることができる。
【００３２】
なお、図４では仕切板１８が傾斜していたが、図５に示す変形例の室外ユニット１０Ｃのように、第２側面部２ｃが、表板１２側において仕切板１８に接し、背板１３に近づくにつれて仕切板１８と第２側面部２ｃの間の距離が広がるように傾斜していてもよい。また、仕切板１８と第２側面部２ｃの双方が表板１２側に向かって互いに近づくように傾斜していてもよい。すなわち、仕切板１８と第２側面部２ｃとの間に形成される隙間１９を背板１３から表板１２に向かって徐々に狭くするには、仕切板１８と第２側面部２ｃの少なくとも一方が背板１３に対して垂直な線に対して傾斜していればよい。
【００３３】
ただし、図５に示すように少なくとも室外熱交換器２の第２側面部２ｃが傾斜する、換言すれば背面部２ａと第２側面部２ｃとが成す角度がファン９側で９０度を超えることが好ましい。この構成であれば、第２側面部２ｃと仕切板１８の間の隙間１９からの空気が第２側面部２ｃを通過しようと向きを変える際の流れのターン角度が９０度未満となり、流れの方向が変わることによる圧力損失を低減することができる。その結果、ヒートポンプ装置のＣＯＰを効率的に向上させることができる。
【００３４】
前記第１および第２実施形態では、ヒートポンプ装置がルームエアコンである場合を想定して説明した。ルームエアコンでは圧縮機１の高効率化などにより、ＣＯＰの向上が飽和しつつあり、室外ユニット１０Ａ（または１０Ｂ，１０Ｃ）は設置スペースを考慮するとなるべく小さくする必要がある。そのため、本発明をルームエアコンに適用する場合に、特にＣＯＰ改善の効果が顕著である。
【００３５】
なお、ルームエアコン以外のヒートポンプ装置に本発明を適用した場合にも、室外ユニットの小型化および／またはヒートポンプ装置の高効率化のメリットが得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ルームエアコン、給湯器、暖房機等のヒートポンプ装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１    圧縮機
２    室外熱交換器
２ａ  背面部
２ｂ  第１側面部
２ｃ  第２側面部
８    電装部
１０Ａ〜１０Ｂ  室外ユニット
１１  筐体
１１ａ  風路室
１１ｂ  機械室
１２  表板
１３  背板
１４  第１側板
１５  第２側板
１８  仕切板
１９  隙間
【図１】
2013050234.tif 000003
【図２】
2013050234.tif 000004
【図３】
2013050234.tif 000005
【図４】
2013050234.tif 000006
【図５】
2013050234.tif 000007
【図６】
2013050234.tif 000008
【図７】
2013050234.tif 000009